JP6389618B2 - Machine tool guide for machine tools - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械、例えば横型マシニングセンタの移動体、例えば主軸を水平方向に移動可能に支持案内する移動体案内機構に関する。 The present invention relates to a movable body guide mechanism for supporting and guiding a movable body of a machine tool, for example, a horizontal machining center, for example, a main shaft so as to be movable in the horizontal direction.
前記横型マシニングセンタにおいて、主軸を水平方向に移動可能に支持案内する主軸案内機構として、例えば特許文献1に開示されたものがある。この従来の主軸案内機構では、主軸2を支持するヘッド3に左,右一対のガイドレール27を水平方向に延びるように配置すると共に、該ガイドレール27に、前記主軸2に固定されたリニアガイド33を摺動自在に嵌合させ、前記左,右のガイドレール27,27の間にボールねじ28を水平方向に延びるように配設し、前記主軸2に固定したナット部材45を前記ボールねじ28に螺合させ、該ボールねじ28の一端部に駆動モータ31を連結し、該駆動モータ31を前記ヘッド3に固定している。
In the horizontal machining center, for example, a spindle guide mechanism that supports and guides the spindle so as to be movable in the horizontal direction is disclosed in Patent Document 1, for example. In this conventional main shaft guide mechanism, a pair of left and right guide rails 27 are disposed in the
前記従来の主軸案内機構では、左,右一対のガイドレール27,27の間にボールねじ28を配置すると共に、該ボールねじ28の後端部に駆動モータ31を連結する構造を採用しているので、このボールねじひいては駆動モータ31をガイドレール27と干渉しない程度に主軸2の軸線から離して配置するか、あるいはガイドレール27,27の間隔を拡げる必要があり、それだけ主軸案内機構が大型化するという問題がある。
The conventional spindle guide mechanism employs a structure in which a ball screw 28 is disposed between a pair of left and right guide rails 27 and 27 and a drive motor 31 is connected to a rear end portion of the ball screw 28. Therefore, it is necessary to dispose the ball screw and thus the drive motor 31 away from the axis of the
またボールねじを主軸の軸線から離して配置すると、主軸の軸線から遠い位置を駆動することとなり、残留振動が増大すると共に、加速度のアップが困難となり、高速化できないという問題もある。 Further, if the ball screw is arranged away from the axis of the main shaft, a position far from the main shaft axis is driven, and there is a problem that residual vibration increases, acceleration is difficult to increase, and speed cannot be increased.
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、ボールねじ及び駆動モータを移動体の軸線に近づけて配置することができ、移動体案内機構をコンパクト化でき、また残留振動を抑制し、加速度をアップできる工作機械の移動体案内機構を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation. The ball screw and the drive motor can be disposed close to the axis of the moving body, the moving body guide mechanism can be made compact, and residual vibration can be suppressed. An object of the present invention is to provide a moving body guide mechanism for a machine tool that can increase the acceleration.
請求項1の発明は、少なくとも2本の棒状のガイド部材及び該2本のガイド部材の各々に対して少なくとも各1個ずつが嵌合され、前記ガイド部材に対して相対的に移動するスライダにより移動体を該ガイド部材の長手方向に延びる移動軸と平行な軸線に沿って案内するようにした工作機械の移動体案内機構において、
前記2本のガイド部材又は前記各スライダの前記移動体への取付け面が、前記移動軸と平行な軸線を含む平面を挟んで対称をなすように、かつ各取付け面同士のなす角度が180°より小となるように配設され、
前記取付け面同士の交線が前記スライダ間に前記移動軸と平行な軸に沿って延在するボールねじの軸線よりも前記移動体側に存在するように構成されていること特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided at least two rod-shaped guide members and a slider that is fitted to each of the two guide members and moves relative to the guide member. In a moving body guide mechanism for a machine tool that guides a moving body along an axis parallel to a moving axis extending in the longitudinal direction of the guide member,
The mounting surfaces of the two guide members or the sliders to the moving body are symmetrical with respect to a plane including an axis parallel to the moving axis, and the angle between the mounting surfaces is 180 °. Arranged to be smaller ,
The line of intersection of the mounting surfaces is configured to exist on the moving body side with respect to the axis of a ball screw extending between the sliders along an axis parallel to the moving axis.
請求項2の発明は、請求項1に記載の工作機械の移動体案内機構において、前記2本のガイド部材又は前記各スライダは、前記各取付け面同士のなす角度が90°となるように配設されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the movable body guide mechanism for a machine tool according to the first aspect, the two guide members or the sliders are arranged so that an angle formed by the mounting surfaces is 90 °. It is characterized by being installed.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の工作機械の移動体案内機構において、前記2本のガイド部材又は前記各スライダは、前記各取付け面が水平方向に延伸するように配設されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the moving body guide mechanism for a machine tool according to the first or second aspect, the two guide members or the sliders are arranged so that the mounting surfaces extend in the horizontal direction. It is characterized by being.
請求項4の発明は、請求項1に記載の工作機械の移動体案内機構において、前記移動体は水平方向に延びる軸線を有し、先端部に装着された工具を回転駆動する主軸であり、前記2本のガイド部材又は前記各スライダは、前記各取付け面同士のなす角度が90°をなし、各取付け面が水平方向に延伸するように、かつ前記軸線より上側に配設されていることを特徴としている。 Invention of Claim 4 is the main axis | shaft which rotationally drives the tool mounted in the front-end | tip part in the moving body guide mechanism of the machine tool of Claim 1 in which the said moving body has an axis line extended in a horizontal direction, The two guide members or the sliders are arranged at an angle between the mounting surfaces of 90 °, the mounting surfaces extending in the horizontal direction, and above the axis. It is characterized by.
請求項1の発明によれば、前記2本のガイド部材又は前記各スライダの前記移動体への取付け面が前記移動軸と平行な軸線を含む平面を挟んで対称をなすように、かつ各取付け面同士のなす角度が180°より小となるように配設したので、つまり一対のガイド部材及びスライダを前記平面に対して外拡がりのハの字状に配設し、前記取付け面同士の交線が前記スライダ間に前記移動軸と平行な軸に沿って延在するボールねじの軸線よりも前記移動体側に存在するように配設したので、該一対のガイド部材及びスライダの間に配置されるボールねじひいては駆動モータを移動体の軸線に近づけて配置でき、それだけ移動体案内機構のX軸方向の寸法をコンパクト化できる。 According to the first aspect of the present invention, the mounting surfaces of the two guide members or the sliders to the moving body are symmetrical with respect to a plane including an axis parallel to the moving axis, and Since the angle formed between the surfaces is smaller than 180 °, that is, the pair of guide members and the slider are arranged in the shape of a letter C extending outward from the plane, and the mounting surfaces are exchanged. Since the wire is arranged between the sliders so as to exist on the moving body side with respect to the axis of the ball screw extending along the axis parallel to the moving axis, the wire is arranged between the pair of guide members and the slider. The ball screw and thus the drive motor can be arranged close to the axis of the moving body, and the size of the moving body guide mechanism in the X-axis direction can be made compact accordingly.
またボールねじを移動体の軸線に近づけて配設できるので、移動体の重心に近い部位を駆動でき、残留振動を抑制できると共に、加速度をアップでき、加工の高速化を図ることができる。 Further, since the ball screw can be disposed close to the axis of the moving body, a portion close to the center of gravity of the moving body can be driven, residual vibration can be suppressed, acceleration can be increased, and processing speed can be increased.
また請求項2の発明では、前記取付け面同士のなす角度が90°となるように構成したので、切削負荷やモーメントを例えばX軸方向及びY軸方向に均等に受けることができ、ガイドレール及びスライダの寿命を延ばすことができる。
In the invention of
請求項3の発明によれば、前記2本のガイド部材又は前記各スライダを、前記各取付け面が水平方向に延伸するように配設したので、移動体を水平方向に移動可能に支持する場合に、一対のガイド部材及びスライダの間に配置されるボールねじひいては駆動モータを移動体の軸線に近づけて配置でき、それだけ移動体案内機構をコンパクト化できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、水平方向に配置された主軸を、前記各取付け面同士のなす角度が90°をなし、かつ各取付け面が水平方向に延伸し、さらに前記主軸の軸線より上側に配置されたガイド部材とスライダとで案内するようにしたので、前記主軸の下側に案内機構を設けた場合に比較して主軸のY軸ストロークの最下端位置を下方に下げることでき、その結果、主軸で加工されるワークの配置位置を低くでき、それだけワークの脱着等の取扱が容易となる。 According to the invention of claim 4, the angle between the mounting surfaces of the main shaft arranged in the horizontal direction is 90 °, and each mounting surface extends in the horizontal direction, and further above the axis of the main shaft. Since the guide member and the slider arranged in the guide are guided, the lowest end position of the Y-axis stroke of the spindle can be lowered downward compared to the case where the guide mechanism is provided on the lower side of the spindle. As a result, the arrangement position of the workpiece to be machined by the spindle can be lowered, and handling such as removal and attachment of the workpiece is facilitated accordingly.
また主軸の下側に案内機構が無いので、スペース的に余裕が生まれ、該余裕スペースを利用してベッドの支持剛性を向上できる。 In addition, since there is no guide mechanism below the main shaft, there is room in space, and the bed support rigidity can be improved by using the space.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図4は、本発明の実施例1に係る主軸案内機構を備えた横型マシニングセンタを説明するための図である。 1-4 is a figure for demonstrating the horizontal type | mold machining center provided with the spindle guide mechanism based on Example 1 of this invention.
図において、1は横型マシニングセンタ(工作機械)であり、該横型マシニングセンタ1は、ベッド2と、該ベッド2上に正面視で左右(X軸)方向に移動可能に搭載されたコラム3と、該コラム3の前面に上下(Y軸)方向に移動可能に支持されたサドル4と、該サドル4に前後(Z軸)方向に移動可能に支持された主軸5とを備えている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a horizontal machining center (machine tool). The horizontal machining center 1 includes a
前記ベッド2には、前部レール取付け面2a及び後部レール取付け面2bがX軸方向に水平に延びるように形成されている。この後部レール取付け面2bは前部レール取付け面2aに対して一段高所に配置されている。前記前部レール取付け面2aの背面側にはボールねじ取付部2cが少し窪むように形成され、該ボールねじ取付部2cと前記後部レール取付け面2bとの間は後側ほど高くなる傾斜壁2dとなっている。
The
そして前記前部,後部レール取付け面2a,2bには前記X軸方向に延伸する前部X軸ガイドレール6a,後部X軸ガイドレール6a′が前記X軸と平行をなすように固定されている。
A front
前記コラム3は、正面視で、左,右側壁部3a,3bと、該左,右側壁部3a,3bの、下端部同士及び上端部同士を接続する底壁部3c及び天壁部3dとを有し、縦長矩形枠状をなしている。該コラム3の左,右側壁部3a,3bの前端面3eは鉛直面をなし、後端面3fは下端側ほど後方に位置する傾斜面をなしており、その結果、前記左,右側壁部3a,3bは側面視で略台形状をなしている。
The
前記コラム3の底壁部3cの前端部には左,右の前部X軸スライダ6b,6bが固定され、後端部には左,右の後部X軸スライダ6b′,6b′が前部X軸スライダ6bより一段高所に位置するように固定されている。前記前部,後部X軸スライダ6b,6b′は、それぞれ前記前部X軸ガイドレール6a,後部X軸ガイドレール6a′に摺動可能に嵌合している。
Left and right
前記ベッド2の前記ボールねじ取付部2cにはX軸方向に延伸するX軸ボールねじ8aがX軸と平行をなすように配置されている。このX軸ボールねじ8aは、軸受8bにより前記ボールねじ取付部2cに回転自在に、かつ軸方向移動不能に支持されている。
An
また前記X軸ボールねじ8にはX軸ナット部材(図示せず)が螺合しており、該X軸ナット部材は前記コラム3の底壁部3cに固定されている。さらにまた前記X軸ボールねじ8aの一端にはX軸駆動モータ8cが連結され、該モータ8cは前記ボールねじ取付部2cに固定されている。
An X-axis nut member (not shown) is screwed into the X-axis ball screw 8, and the X-axis nut member is fixed to the
前記X軸駆動モータ8cがX軸ボールねじ8aを回転駆動することにより、前記コラム3はX軸方向に進退移動する。
When the X-axis drive
そして前記コラム3の左,右側壁部3a,3bの前端面3e,3eにはY軸方向に延伸する左,右のY軸ガイドレール7a,7a′がY軸と平行をなすように配置固定されている。
The left and right Y-
前記サドル4は、正面視略矩形状の正面部4aと、該正面部4aから後方に一体的に延びる支持部4bとを有する。前記正面部4aの裏面の上,下の左,右コーナ部には左,右のY軸スライダ7b,7b′が固定されており、該左,右のY軸スライダ7b,7b′は前記コラム3に固定された左,右のY軸ガイドレール7a,7a′にY軸方向に摺動自在に嵌合している。
The saddle 4 includes a
また前記サドル4の正面部4aの裏側にはY軸方向に延伸するY軸ボールねじ9aが前記左のY軸ガイドレール7aに隣接するように、かつY軸と平行をなすように配設されている。また、前記Y軸ボールねじ9aの中途部にはY軸ナット部材9bが螺合しており、該Y軸ナット部材9bは前記正面部4aの裏面に固定されている。さらにまた前記Y軸ボールねじ9aの上端部にはY軸駆動モータ9cが連結されており、該Y軸駆動モータ9cは前記コラム3の天壁部3dに固定されている。
A Y-
前記Y軸駆動モータ9cがY軸ボールねじ9aを回転駆動すると、前記サドル4がY軸方向に上下移動する。
When the Y-
また前記サドル4の支持部4bには左,右のレール取付け面4c,4c′がZ軸方向に延伸するように形成されている。この左,右のレール取付け面4c,4c′は、後述する主軸5の軸線Aを含む鉛直面Sを挟んで左,右対称をなすように、かつ両レール取付け面4c,4c′のなす角度θが90°となるように形成されている。そして前記左,右のレール取付け面4c,4c′にはZ軸方向に延伸する左,右のZ軸ガイドレール10a,10a′が固定されている。
The left and right
前記主軸5は、角筒状のケーシング5aと、該ケーシング5a内に回転自在に挿入配置された主軸本体5bと、該主軸本体5bを回転駆動する主軸モータ(図示せず)とを有する。
The
前記ケーシング5aの外表面の前記軸線Aより上方部分には、左,右のスライダ取付け面5c,5c′が前記レール取付け面4c,4c′と対向し、Z軸方向に延伸するように形成されている。このスライダ取付け面5c,5c′は、前記レール取付け面4c,4c′と同様に、前記鉛直面Sを挟んで左,右対称をなすように、かつ両スライダ取付け面5c,5c′のなす角度θが90°となるように形成されている。
Left and right
そして前記左,右のスライダ取付け面5c,5c′には、Z軸スライダ10b,10b′がそれぞれ前後2個ずつ固定されており、該Z軸スライダ10b,10b′は前記Z軸ガイドレール10a,10a′にZ軸方向に摺動自在に嵌合している。
Two left and right Z-
このようにして前記左,右のZ軸ガイドレール10a,10a′及び左,右のZ軸スライダ10b,10b′からなるZ軸摺動部10d,10d′は、前記鉛直面Sに対して上向き外方に拡開している。
In this way, the Z-
そしてZ軸方向に延伸するZ軸ボールねじ11aが、前記主軸5のケーシング5aの前記左,右のZ軸摺動部10d,10d′の間に位置するように配設されている。このZ軸ボールねじ11aの中途部にはZ軸ナット部材11bが螺合しており、該Z軸ナット部材11bは前記ケーシング5aの外表面の上端部に固定されている。また前記Z軸ボールねじ11aの後端部にはZ軸駆動モータ11cが連結されており、該モータ11cは前記サドル4の支持部4bの後端部4cに固定されている。
A Z-
本実施例に係る横型マシニングセンタ1では、コラム3をX軸方向に移動させ、サドル4をY軸方向に移動させ、さらに主軸5をZ軸方向に移動させることにより、主軸5の主軸本体5bの先端部に装着された工具(図示せず)がX,Y,Z軸方向に移動し、ワークに所要の機械加工が施される。
In the horizontal machining center 1 according to this embodiment, the
そして本実施例1では、前記2本のZ軸ガイドレール10a,10a′をサドル4の支持部4bに固定し、該両ガイドレール10a,10a′に螺合するZ軸スライダ10b,10b′を主軸5のケーシング5aに固定する場合に、ガイドレール取付け面4c,4c′及びスライダ取付け面5c,5c′を前記主軸本体5bの軸線Aを含む鉛直平面Sを挟んで左右対称をなすように、かつ各取付け面4c,4c′同士のなす角度θ及び取付け面5c,5c′同士の角度θが共に90°をなすように、つまり一対のZ軸摺動部10d,10d′が前記平面Sに対して上方に外拡がりのハの字状をなすように配設した。
In the first embodiment, the two Z-
そのため、前記一対のZ軸摺動部10d,10d′同士の実質的な間隔が広くなり、その間に配置されるZ軸ボールねじ11aひいてはZ軸駆動モータ11cを主軸本体5aの軸線Aに近づけて配置でき、それだけ主軸案内機構をコンパクト化できる。
Therefore, the substantial interval between the pair of Z-
ちなみに、前記各取付け面同士が180°をなすように、つまり各取付け面を同一平面上に配置した場合は、前記Z軸摺動部との干渉を回避するために前記Z軸ボールねじ等を前記軸線Aから離して配置するか、左,右のZ軸摺動部の間隔を拡げる必要があり、何れにしても主軸案内機構が大型化する恐れがある。 By the way, when the mounting surfaces are 180 °, that is, when the mounting surfaces are arranged on the same plane, the Z-axis ball screw or the like is used to avoid interference with the Z-axis sliding portion. It is necessary to dispose them away from the axis A or increase the distance between the left and right Z-axis sliding portions, and in any case, there is a risk that the main shaft guide mechanism will be enlarged.
またZ軸ボールねじ11aを主軸本体5bの軸線Aに近づけて配置できるので、このボールねじ11aにより、重心により近い部位を駆動でき、それだけ残留振動を軽減できると共に、加速度をアップして加工速度を向上できる。
Further, since the Z-
さらにまた、ガイドレール取付け面4c,4c′同士及びスライダ取付け面5c,5c′同士のなす角度θが90°をなすように構成したので、切削負荷やモーメントをX軸方向とY軸方向に均等に分割して受けることができ、Z軸ガイドレール10a,10a′及びZ軸スライダ10b,10b′の寿命を延ばすことができる。
Furthermore, since the angle θ between the guide
また、前記2本のZ軸ガイドレール10a,10a′をサドル4の支持部4bに固定し、該両ガイドレール10a,10a′に螺合するZ軸スライダ10b,10b′を主軸5のケーシング5aに固定する場合に、これらを主軸本体5aの軸線Aより上側に配置したので、前記軸線Aより下側に案内機構を設けた場合に比較して主軸5のY軸ストロークの最下端位置を低くでき、その結果、主軸本体5bにより加工されるワークの配置位置を低くでき、それだけワークの脱着等の取扱が容易となる。
Further, the two Z-
また主軸案内機構を主軸5の軸線Aより上側に設けたので、下側に主軸案内機構を設けた場合に比較して、主軸5とベッド2との間にスペース的な余裕が得られ、これに伴ってベッド2の後部レール取付け面2bを前部レール取付け面2aに対して一段高所に配置すると共に、ボールねじ取付部2cと後部レール取付け面2bとの間に後側ほど高くなる傾斜壁2dを設けることが可能となった。その結果、ベッド2によるコラム3の支持剛性を向上でき、コラム3を軽量化しつつZ軸加工反力に耐え得る構造となっている。
Further, since the main shaft guide mechanism is provided above the axis A of the
なお、前記実施例では、主軸5の軸線Aより上側のみにZ軸摺動部10d,10d′を設けたが、さらに下側にもZ軸摺動部を設けてよく、このようにすれば残留振動をより一層軽減でき、また加速度をアップできる。
In the above-described embodiment, the Z-
また、前記実施例では、移動体としての主軸が水平方向に移動するものである場合を説明したが、本発明は移動体が垂直方向に移動する工作機械、例えば縦型マシニングセンタである場合にも主軸の案内機構に適用可能である。 In the above-described embodiment, the case where the main shaft as the moving body moves in the horizontal direction has been described. However, the present invention also applies to a machine tool in which the moving body moves in the vertical direction, for example, a vertical machining center. The present invention can be applied to a main shaft guide mechanism.
さらにまた、前記実施例では取付け面同士の角度θが90°の場合を説明したが、本発明における角度θは180°より小さい角度であればよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the angle θ between the mounting surfaces is 90 ° has been described. However, the angle θ in the present invention may be an angle smaller than 180 °.
10a,10a′ Z軸ガイドレール
10b,10b′ Z軸スライダ
5 主軸(移動体)
A 軸線
10a, 10a 'Z-
A axis
Claims (1)
前記2本のガイド部材又は前記各スライダの前記移動体への取付け面が、前記移動軸と平行な軸線を含む平面を挟んで対称をなすように、かつ各取付け面同士のなす角度が180°より小となるように配設され、
前記取付け面同士の交線が前記スライダ間に前記移動軸と平行な軸に沿って延在するボールねじの軸線よりも前記移動体側に存在するように構成されている
ことを特徴とする工作機械の移動体案内機構。 At least one rod-shaped guide member and at least one of each of the two guide members are fitted to each other, and a moving body is moved by the slider that moves relative to the guide member. In a moving body guide mechanism of a machine tool that is guided along an axis parallel to a moving axis extending in the longitudinal direction,
The mounting surfaces of the two guide members or the sliders to the moving body are symmetrical with respect to a plane including an axis parallel to the moving axis, and the angle between the mounting surfaces is 180 °. Arranged to be smaller ,
A machine tool characterized in that a line of intersection between the mounting surfaces exists on the moving body side with respect to an axis of a ball screw extending between the sliders along an axis parallel to the moving axis. Mobile body guide mechanism.
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